为什么std::round有返回long和long long的版本，而std::floor、std::ceil和std::trunc没有？

Question

我正在查看cppreference中的这些相关标准函数族：std::round, std::floor, std::ceil和std::trunc。

是否有任何理由使std::round是唯一提供特定签名为long和long long的返回类型吗？除了历史原因以外，我很难想到其他的理由，但std::round是在C++11中较近才添加的。

- Alessandro Teruzzi

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这不是完全重复，但它回答了你的问题（“std :: floor”返回值的第一个谷歌搜索结果）。 - asynts

返回整数没有意义。std::round 只是因为某种原因而有它。 - asynts

@asynts 这是一篇有趣的阅读，但它并没有回答我的问题。我想象中，与问题中强调的限制相同的限制将适用于 std::round，但标准库以某种方式为其提供了特定的函数，而不是 floor。 - Alessandro Teruzzi

在std::floor的情况下，直接进行隐式转换即可完成工作。那么为什么要编写一个函数来完成它呢？ - ALX23z

很可能是因为 C 语言有完全相同的函数集合，但了解为什么 C 没有添加 ceil / floor / trunc 的 long / long long 版本会很有趣。 - Turtlefight

@ALX23z 你说的 std::floor 是指 std::trunc，对吧？ :-) 区别在于使用强制转换可能会导致溢出，即未定义行为，而使用 std::trunc 则不会。 - danadam

Answer 1

这只是我的猜测，但我认为原因可能是，floor、ceil和trunc的l和ll版本可以使用rint和不同的舍入模式来实现。例如，llfloor()可以像这样实现：

#include <cfenv>
#include <cmath>
#pragma STDC FENV_ACCESS ON

long long llfloor(double arg) {
    auto save_round = std::fegetround();
    std::fesetround(FE_DOWNWARD);
    auto ret = llrint(arg);
    std::fesetround(save_round);
    return ret;
}

l/ll 版本的一个好处是，当结果超出结果类型的范围时，它们会引发 FE_INVALID 异常。我们的 llfloor() 也是如此：

#include <iostream>
#include <limits>

int main() {
    double input = std::nextafter(std::numeric_limits<long long>::max(), INFINITY);
    std::cout << "input  =  " << std::fixed << input << "\n";

    std::feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
    auto result = llfloor(input);
    if (std::fetestexcept(FE_INVALID)) {
        std::cout <<"FE_INVALID was raised\n";
    }
    std::cout << "result = " << result << "\n";
}

输出结果为（或在godbolt中查看）：

input  =  9223372036854777856.000000
FE_INVALID was raised
result = -9223372036854775808

你可能仍然在问：“无法使用llrint实现llround吗？” 结果证明不能。 FE_TONEAREST舍入模式对于一半的情况采用偶数舍入，而round则采用远离零。

此外，请注意编译器访问或修改浮点环境的支持可能还不够完善：

main.cpp:3: warning: ignoring ‘#pragma STDC FENV_ACCESS’ [-Wunknown-pragmas]
    3 | #pragma STDC FENV_ACCESS ON

（相关问题：如何将两个浮点数相加）

- danadam